Einflussanalyse der Veränderung magnetischer Oberflächeneigenschaften ferromagnetischer Werkstoffe durch spanende Bearbeitung am Beispiel des Fräsens von Vergütungsstahl

Abstract

Bei der Anwendung spanender Fertigungsverfahren können Werkstücke aus metallischen Werkstoffen ihre magnetischen Eigenschaften verändern. Diese Magnetisierung kann Auswirkungen auf nachfolgende Fertigungsschritte und den Gebrauch der Teile haben, zum Beispiel durch anhaftende metallische Späne oder kleine Partikel am Werkstück. Ein besserer Kenntnisstand der Mechanismen, die bei der spanenden Bearbeitung die magnetischen Felder der Werkstücke verändern, ist Voraussetzung, um die hohen Ansprüche der Qualitätssicherung für bearbeitete Bauteile oder ganze Bauteilgruppen zu erreichen. Diese magnetischen Änderungen werden neben der unmittelbaren Wirkung äußerer Magnetfelder auf Veränderungen im Gefüge der bearbeiteten Werkstücke zurückgeführt. Ein weiterer Aspekt ist die Prozesskette sowie der Zustand des Ausgangsmaterials. Die experimentellen Untersuchungen umfassen Versuche beim spanenden Fertigungsverfahren Fräsen mit anschließen-den zerstörungsfreien Untersuchungen. Damit wird ein Beitrag zum Verständnis des Entstehens von magnetischen Veränderungen durch mechanische Bearbeitung geleistet. Es werden im Besonderen die Einflüsse aus der Geometrie der Bearbeitung, der Charge des Materials sowie den Technologieparametern des Verfahrens auf das Magnetisierungsverhalten des Werkstücks betrachtet. Die Ergebnisse hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen den magnetischen Eigenschaften eines Werkstücks und der Bearbeitung führt zu einem optimierten Vorgehen bei der Prozesskettenplanung.

Machining of ferromagnetic materials often changes their magnetic fields. This can lead to a contamination of the workpiece surface because of attracted particles, which will influence further processing and application. A better understanding of the mechanisms in machining processes leading to magnetic fields is a prerequisite to meet high cleanliness demands of the machined parts and the quality of the assem-blies. Causes for these changes of the magnetic fields are seen in the direct impact of external magnetic fields as well as in changes of the microstructure of the ma-chined workpieces. Other aspects are the process chain and the initial state of the material. The experimental investigations are made by milling and subsequent non-destructive testing. It is discussed which effects have to be examined to get a better understanding of the mechanisms. The test arrangement is explained and the systematic proceeding in investigating the impacts is exemplified by test series, where process parameters of a milling operation have been varied and resulting surface changes and magnetic characteristics have been analyzed. This paper focuses on the effects of changes in the geometry, of changing process parameters and of disparities between batches of the material on the change of the magnetic surface characteristics. The findings concerning the correlation of magnetic characteristics of a workpiece and the ma-chining lead to an optimized approach to the planning of process chains.